流器直流電壓隨時間變化波形，圖4(b)顯示的是電流源型換流器直流電流隨時間變化波形，圖4(c)顯示的是電流源型換流器注入到交流系統(tǒng)B的有功功率隨時間變化波形，圖4(d)顯示的是電流源型換流器交流電壓隨時間變化波形。從上述圖啟動過程中的仿真圖，可以看出混合直流輸電系統(tǒng)正送時，直流系統(tǒng)啟動正常，運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)電氣量都能達(dá)到給定值。
[0068]功率反送仿真結(jié)果如圖5所示:其中圖5(a)顯示的是電流源型換流器交流電壓隨時間變化波形；圖5(b)顯示的是電流源型換流器直流電壓隨時間變化波形；圖5(c)顯示的是電流源型換流器直流電流隨時間變化波形；圖5(d)顯示的是電壓源型換流器注入到交流系統(tǒng)A的有功功率隨時間變化波形；圖5(0顯示的是電流源型換流器觸發(fā)超前角隨時間變化波形；圖5(f)顯示的是電流源型換流器關(guān)斷角隨時間變化波形；
[0069]從圖5(a)、(b)、(f)中分別可看出，直流電壓穩(wěn)定在l.0p.u.、直流功率穩(wěn)定在800MW、關(guān)斷角運(yùn)行平穩(wěn)、最終達(dá)到17度的額定值，表明混合直流系統(tǒng)反送運(yùn)行穩(wěn)態(tài)正常。
[0070]本發(fā)明還給出了電流源型換流器在反送啟動過程中交流出口處發(fā)生單相接地故障(發(fā)生在3.0秒)情況下，系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)過程，如圖5 (e)所示。從圖5 (b)、(d)和(f)中可以看出:當(dāng)交流出口處發(fā)生單相接地故障時，直流電壓和直流功率波動很小，關(guān)斷角由于控制的作用，發(fā)生跌落，但是隨著故障的消除，馬上恢復(fù)正常。以上仿真結(jié)果證明混合直流通過配置附加開關(guān)，完全具備功率反送的功能。
[0071]以上僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可實(shí)現(xiàn)功率反送的混合直流輸電系統(tǒng)，所述混合直流輸電系統(tǒng)包括整流側(cè)的電流源型換流器和逆變側(cè)的電壓源型換流器，所述電流源型換流器和所述電壓源型換流器對應(yīng)的直流母線的正負(fù)極兩端分別串聯(lián)有極隔離開關(guān)L8、L9和極隔離開關(guān)Y8、Y9 ;所述極隔離開關(guān)L8和Y8、以及所述隔離開關(guān)L9和Y9分別通過直流輸電線路連接；其特征在于:所述極隔離開關(guān)L8和L9之間交叉并聯(lián)有功率反送轉(zhuǎn)換開關(guān)LlO和L11，使得所述極隔離開關(guān)L8的兩端分別與所述功率反送轉(zhuǎn)換開關(guān)LlO的一端和所述功率反送轉(zhuǎn)換開關(guān)Lll的一端連接、所述極隔離開關(guān)L9的兩端分別與所述功率反送轉(zhuǎn)換開關(guān)LlO的另一端和所述功率反送轉(zhuǎn)換開關(guān)Lll的另一端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的混合直流輸電系統(tǒng)，其特征在于:所述電流源型換流器包括: 換流變壓器A:其一側(cè)繞組通過進(jìn)線開關(guān)與交流系統(tǒng)A連接，另一側(cè)繞組與晶閘管換流器相連，當(dāng)所述混合直流輸電系統(tǒng)功率正送時，用于將交流系統(tǒng)A提供的三相交流電進(jìn)行電壓等級變換；當(dāng)所述混合直流輸電系統(tǒng)功率反送時，用于將晶閘管換流器輸出的三相交流電進(jìn)彳丁電壓等級變換； 晶閘管換流器:當(dāng)所述混合直流輸電系統(tǒng)功率正送時，用于將電壓等級變換后的三相交流電轉(zhuǎn)化為直流電；當(dāng)所述混合直流輸電系統(tǒng)功率反送時，晶閘管換流器轉(zhuǎn)為逆變狀態(tài)運(yùn)行，用于將直流母線側(cè)的直流電轉(zhuǎn)化為三相交流電； 平波電抗器:分別串聯(lián)在所述電流源型換流器對應(yīng)的直流母線的正負(fù)極兩端，用于平抑直流電中的波紋； 直流濾波器:并聯(lián)在所述電流源型換流器對應(yīng)的直流母線的正負(fù)極之間，用于濾除直流電流的12k低次諧波，其中k = 1，2，3…N，N為整數(shù)； 交流濾波器:并聯(lián)在交流系統(tǒng)A的進(jìn)站高壓三相母線上，用于濾除交流電流的12k±l低次諧波，其中k = 1，2，3…N，N為整數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的混合直流輸電系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓源型換流器包括: 換流變壓器B:其一側(cè)繞組通過進(jìn)線開關(guān)與交流系統(tǒng)B連接，另一側(cè)繞組通過換相電抗器與多電平換流器連接；當(dāng)所述混合直流輸電系統(tǒng)功率正送時，用于將所述多電平換流器輸出的三相交流電進(jìn)行電壓等級變換，當(dāng)所述混合直流輸電系統(tǒng)功率正送時，用于將交流系統(tǒng)B提供的三相交流電進(jìn)行電壓等級變換； 換相電抗器:接于多電平換流器與換流變壓器B之間，是多電平換流器與換流變壓器B之間的功率傳輸紐帶，其兩端的相角差決定了傳輸有功功率的多少，此外還用于抑制故障電流的上升速率； 多電平換流器:當(dāng)所述混合直流輸電系統(tǒng)功率正送時，用于將所述電流源型換流器輸出的直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電；當(dāng)所述混合直流輸電系統(tǒng)功率反送時，多電平換流器轉(zhuǎn)為整流狀態(tài)運(yùn)行，用于將交流系統(tǒng)B提供的三相交流電轉(zhuǎn)化為直流電； 高頻交流濾波器:接于換相電抗器和換流變壓器B之間，用于濾除交流電流中的高低次諧波，諧波次數(shù)與開關(guān)頻率或者換流器電平數(shù)有關(guān)； 直流電容:接于電壓源型換流器對應(yīng)的直流母線的正負(fù)極之間，用于維持直流電壓的穩(wěn)定。
4.如權(quán)利要求2所述的混合直流輸電系統(tǒng)，其特征在于: 所述晶閘管換流器為十二脈動橋式晶閘管換流器，不能改變直流電流方向。
5.如權(quán)利要求2所述的混合直流輸電系統(tǒng)，其特征在于: 所述多電平換流器為兩電平電壓源型換流器或半橋子模塊結(jié)構(gòu)電壓源型換流器，不能改變電壓極性。
6.如權(quán)利要求1所述的混合直流輸電系統(tǒng)，其特征在于:所述混合直流輸電系統(tǒng)通過如下步驟實(shí)現(xiàn)功率反送: Si，閉鎖晶閘管換流器，使直流傳輸有功功率降為零，拉開電流源型換流器側(cè)進(jìn)線開關(guān)，此時多電平換流器仍繼續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行于定直流電壓方式，即直流電容電壓維持不變； S2，閉鎖電壓源型換流器，拉開電壓源型換流器側(cè)進(jìn)線開關(guān)；檢測直流電容電壓，等待其降為零； S3，斷開極隔咼開關(guān)L8和L9 ； S4，閉合功率反送轉(zhuǎn)換開關(guān)LlO和Lll ; S5，合上電壓源型換流器側(cè)進(jìn)線開關(guān)，解鎖多電平換流器，使其運(yùn)行于定直流電壓方式，直到直流電容電壓達(dá)到額定值； S6，合上電流源型換流器側(cè)進(jìn)線開關(guān)，解鎖晶閘管換流器，逐步使有功功率達(dá)到給定值。
7.如權(quán)利要求4所述的功率反送方法，其特征在于: 所述極隔離開關(guān)L8和L9與所述功率反送轉(zhuǎn)換開關(guān)LlO和Lll連鎖運(yùn)行，以防止所述極隔離開關(guān)L8和L9與所述功率反送轉(zhuǎn)換開關(guān)LlO和Lll同時處于合位。
8.如權(quán)利要求4所述的功率反送方法，其特征在于: 當(dāng)所述混合直流輸電系統(tǒng)正常工作時，所述電流源型換流器將交流系統(tǒng)A提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并通過所述電壓源型換流器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸送給交流系統(tǒng)B ； 當(dāng)所述混合直流輸電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功率反送時，所述電壓源型換流器將交流系統(tǒng)B提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并通過所述電流源型換流器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電后輸送給交流系統(tǒng)A0
9.如權(quán)利要求5所述的混合直流輸電系統(tǒng)，其特征在于: 所述兩電平電壓源型換流器包括三相六橋臂，每個橋臂包括絕緣柵雙極型晶體管IGBT以及并聯(lián)在所述絕緣柵雙極型晶體管IGBT的發(fā)射極和集電極之間的二極管和壓敏電阻，所述絕緣柵雙極型晶體管IGBT的柵極接收外部設(shè)備提供的控制信號。
10.如權(quán)利要求5所述的混合直流輸電系統(tǒng)，其特征在于: 所述半橋子模塊結(jié)構(gòu)電壓源型換流器包括三相六橋臂，每個橋臂包括依次串聯(lián)的半橋子模塊，所述半橋子模塊包含兩個串聯(lián)的絕緣柵雙極型晶體管IGBT、與所述兩個串聯(lián)的絕緣柵雙極型晶體管IGBT并聯(lián)的直流電容、以及分別并聯(lián)在所述絕緣柵雙極型晶體管IGBT的發(fā)射極和集電極之間的二極管，所述絕緣柵雙極型晶體管IGBT的柵極接收外部設(shè)備提供的控制信號。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可實(shí)現(xiàn)功率反送的混合直流輸電系統(tǒng)，該混合直流輸電系統(tǒng)包括整流側(cè)的電流源型換流器和逆變側(cè)的電壓源型換流器，電流源型換流器和電壓源型換流器對應(yīng)的直流母線的正負(fù)極兩端分別串聯(lián)有極隔離開關(guān)L8、L9和極隔離開關(guān)Y8、Y9；極隔離開關(guān)L8和Y8、以及隔離開關(guān)L9和Y9分別通過直流輸電線路連接；極隔離開關(guān)L8和L9之間交叉并聯(lián)有功率反送轉(zhuǎn)換開關(guān)L10和L11，使得極隔離開關(guān)L8的兩端分別與功率反送轉(zhuǎn)換開關(guān)L10的一端和功率反送轉(zhuǎn)換開關(guān)L11的一端連接、極隔離開關(guān)L9的兩端分別與功率反送轉(zhuǎn)換開關(guān)L10的另一端和功率反送轉(zhuǎn)換開關(guān)L11的另一端連接。這種技術(shù)方案成本低，操作控制簡單，擴(kuò)展了混合直流輸電系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，提高了系統(tǒng)運(yùn)行方式的靈活性。
【IPC分類】H02J3-36
【公開號】CN104753079
【申請?zhí)枴緾N201510142770
【發(fā)明人】孫栩, 印永華, 雷霄, 班連庚, 王華偉, 胡濤, 董鵬, 林少伯, 王亮, 吳軍華, 盧萍
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司, 中國電力科學(xué)研究院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月27日